Кавітаційний змішувач

Изобретение относится к устройствам для обработки суспензий, эмульсий в гидродинамическом кавитационном поле и может быть использовано в химической, нефтехимической, целлюлознобумажной, пищевой и других отраслях промышленности. В качестве прототипа выбран гидродинамический навигационный реактор, содержащий проточную камеру, с патрубками подвода и отвода обрабатываемого продукта и кавитатор, выполненный в виде установленного перпендикулярно оси проточной камеры диска со сквозными отверстиями в форме диффузоров [1]. Недостатком указанного устройства является невысокая интенсивность навигационного поля, т.к. конструкция кавитатора не позволяет максимально использовать энергию потока обрабатываемого продукта и не обеспечивает его равномерного перераспределения по всему объёму проточной камеры реактора. Поэтому процесс перемешивания осуществляется недостаточно интенсивно. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования навигационного реактора путем увеличения интенсивности кавитационного поля, за счет чего интенсифицируется процесс перемешивания. Поставленная задача решается тем, что в кавитационном смесителе, содержащем проточную камеру с патрубками подвода и отвода обрабатываемого продукта и кавитатор, выполненный в виде установленного перпендикулярно оси проточной камеры диска со сквозными отверстиями в форме диффузоров, согласно изобретению, все диффузоры имеют одинаковый диаметр входного отверстия, а диаметры выходных отверстий определяют из соотношения D / D1 ¹ 1 , где D - диаметр выходного отверстия данного диффузора, D1 - диаметр выходного отверстия любого другого произвольно выбранного диффузора. В предлагаемом изобретении поток обрабатываемого продукта поступает через патрубок подвода в проточную камеру и, натекая на кавитатор, направляется в отверстия в форме диффузоров, выполненные в кавитаторе. В пристенном слое потока, выходящего из диффузора, возникает пульсирующая нестационарная кольцевая каверна. Уносимая потоком обрабатываемого продукта, каверна мгновенно распадается на поле кавитационных пузырьков, интенсивно насыщающих обрабатываемый продукт. Различие диаметров выходных отверстий диффузоров кавитатора определяет различие углов раскрытия диффузоров. При этом и генерируемые ими каверны отличаются по строению и размерам. Так как в диске кавитатора, как следует из соотношения выходных диаметров, нет одинаковых углов раскрытия диффузоров, то и среди возникающих кавитационных каверн нет одинаковых. Распадаясь, каверны образуют кавитационные пузырьки различных характерных размеров в достаточно широком диапазоне. Благодаря полидисперсной структуре образовавшегося поля кавитационных пузырьков, увеличивается их единичная концентрация, а при схлопывании повышается эрозионное воздействие кавитациониого поля на обрабатываемый продукт. Кроме того, увеличение единичной концентрации кавитационных пузырьков обуславливается частотой пульсаций присоединенных каверн, влияющей на периодичность их возникновения и распада. Так как частоты пульсаций нестационарной каверны, также определяемые углом раскрытия диффузора, различны, то в зоне схлопывания кавитационных пузырьков возникает поличастотное поле давлений. При этом создаются условия для одновременного схлопывания групп пузырьков одинаковых характерных размеров. Возникающие при этом ударные волны не только увеличивают давление в зоне схлопывания, но и способствуют перераспределению обрабатываемого продукта по всему объему проточной камеры смесителя. Совместное воздействие на обрабатываемый продукт эффектов, определяемых различными углами раскрытия диффузоров в кавитаторе, интенсифицирует процесс перемешивания. Техническая сущность и принцип действия кавитационного смесителя поясняются чертежом, где изображено: на фиг. 1 - продольный разрез смесителя; на фиг. 2 - вид со стороны патрубка отвода продукта. Кавитационный смеситель состоит из цилиндрического корпуса с патрубками подвода 1 и отвода 2 обрабатываемого продукта. В проточной камере 3 перпендикулярно ее оси установлен кавитатор. выполненный в виде диска со сквозными отверстиями 5 в форме диффузоров. Все диффузоры 5 имеют одинаковый диаметр входного отверстия, а диаметры выходных отверстий определяются из соотношения D / D1 ¹ 1 , где D - диаметр выходного отверстия данного диффузора, D1 - диаметр выходного отверстия любого другого произвольно выбранного диффузора. Кавитационный смеситель работает следующим образом. Обрабатываемый продукт через патрубок 1 поступает в проточную камеру 3, где, натекая на кавитатор 4, направляются в отверстия 5. При этом, в пристенном слое выходящего из диффузора потока генерируется пульсирующая кавитационная каверна, при распаде которой образуется поле кавитационных пузырьков, интенсивно насыщающи х обрабатываемый продукт. Так как углы раскрытия диффузоров различны, то различны по размерам не только генерируемые ими каверны, но и кавитационные пузырьки, возникающие при их распаде. При этом увеличивается единичная концентрация пузырьков, вызывающая повышение эрозионного воздействия на продукт. Ударные волны, возникающие при одновременном схлопывании групп кавитационных пузырьков различных характерных размеров, увеличивают давление в зоне схлопывания и способствуют равномерному перераспределению обрабатываемого продукта по всему объему проточной камеры 3. Обработанный продукт отводится через патрубок 2.